Давление в вакууме
Давление в вакууме — это не особый вид давления, а давление газа, стремящегося к нулю при удалении частиц. В идеальном вакууме газа нет, поэтому газовое давление равно нулю, однако на границу вакуума могут действовать силы со стороны вещества, поля или газа с другой стороны.
Формулы
Для любого давления используют отношение нормальной силы к площади поверхности: \(p=\frac{F_\perp}{S}\). Если с одной стороны поверхности давление \(p_1\), а с другой — \(p_2\), результирующая сила направлена от большего давления к меньшему:
В идеальном вакууме \(p_2=0\), поэтому \(F=p_1S\). Именно так атмосферное давление может прижимать крышку или стенку сосуда, если внутри создан вакуум. Общий смысл понятия давления рассматривается на странице «Давление».
Из сосуда откачали газ. Снаружи действует давление \(p=1{,}0\cdot10^5\) Па, площадь крышки \(S=0{,}01\) м², внутри — почти вакуум. Сила прижатия равна \(F=pS=1{,}0\cdot10^3\) Н. Это примерно сила тяжести груза массой 100 кг, хотя воздух внутри сосуда почти не давит.
Вакуум не «тянет» тела. Сила возникает из-за давления с противоположной стороны: частицы воздуха толкают поверхность туда, где давление меньше. При измерении важно различать абсолютное давление и разность давлений, показываемую вакуумметром или манометром; о последней см. манометрическую разность давлений.
Внутри камеры идеальный вакуум, снаружи давление \(p\). Куда направлена сила давления на плоскую стенку?
Главное
- В идеальном вакууме давление газа равно нулю.
- Сила на поверхности возникает из-за давления или его разности: \(F=\left|p_1-p_2\right|S\).
- Вакуум не притягивает тела: их толкает газ или другое воздействие со стороны области большего давления.